Результат интеллектуальной деятельности: Тренажер определения направления забуриваемых шпуров относительно плоскости забоя

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного положения взрывных шпуров.

Известно устройство для определения направления шпуров, содержащее основание, шарнир и установленную на основании угломерную шкалу (Авт.св. СССР №667670, МПК E21B 47/02, 1979).

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет определять углы заложения шпуров в горизонтальной плоскости.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения направления забуриваемых шпуров, состоящее из имитатора буровой машины, включающим буровой молоток с буровой штангой, выполненной телескопической с возможностью соединения с шаровой пятой шарового шарнира, закрепленного на плоскости забоя, присоединенной к буровому молотку шарнирно телескопической опоры, соединенной с основанием, а также размещенного на верхней площадке бурового молотка кожуха, снабженного источником света и угломерной шкалой в виде полукруга с отвесом, кроме того, пластины с угловой шкалой, при этом оси источника света, бурового молотка и буровой штанги расположены в одной вертикальной плоскости (Патент РФ №2560762, МПК E21B 47/02, 2015).

Основным недостатком данного устройства является сложность конструкции, связанная с изготовлением пластины в виде дуги.

Другим недостатком данного устройства является сложность имитирования условий бурения врубовых и оконтуривающих шпуров при стационарном расположении шаровых шарниров на плоскости забоя. Это связано с тем, что оконтуривающие шпуры располагаются по контуру забоя, а врубовые, обычно, по центру забоя.

Действия по переустановке устройства по ширине забоя, включая буровую машину, шарниры и пластину с угловой шкалой, при обеспечении имитации бурения врубовых и оконтуривающих шпуров повышают трудоемкость работ при обучении навыкам глазомерного определения направления бурения шпуров.

Задачами изобретения является упрощение конструкции устройства, а также снижение трудоемкости работы при обучении навыкам глазомерного определения направления бурения шпуров.

Поставленная задача достигается тем, что тренажер определения направления забуриваемых шпуров относительно плоскости забоя состоит из пластины с угловой шкалой, имитатора буровой машины, включающего буровой молоток с буровой штангой, выполненной телескопической с возможностью соединения с шаровой пятой шарового шарнира, закрепленного на плоскости забоя, присоединенную к буровому молотку шарнирно телескопическую опору, соединенную с основанием, а также размещенного на верхней площадке бурового молотка кожуха, снабженного источником света и угломерной шкалой в виде полукруга с отвесом, при этом оси источника света, бурового молотка и буровой штанги расположены в одной вертикальной плоскости, причем пластина выполнена плоской и установлена параллельно плоскости забоя, а угловая шкала, размещенная на пластине, проградуирована по формуле

где L_β - длина отрезка угловой шкалы, отмеряемой от отметки 90° на угловой шкале, соответствующая величине горизонтального угла β;

L - расстояние между пластиной с угловой шкалой и шаровым шарниром;

β - величина горизонтального угла, град;

кроме того, тренажер снабжен второй пластиной, установленной перпендикулярно плоскости забоя, имитирующей боковую стенку выработки.

Упрощение конструкции устройства связано с использованием пластин плоской формы.

Для изготовления пластин плоской формы можно использовать стандартные листы фанеры или ДСП. Также в качестве пластины, на которой располагается угловая шкала, можно использовать стену помещения, противоположную стене, имитирующую плоскость забоя.

Размещение пластины с угловой шкалой параллельно плоскости забоя и расположение в одной вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости забоя, отметки угла 90° на угловой шкале и оси шарового шарнира позволяет обеспечить высокую точность измерения углов и получить численное значения угла заложения шпура в горизонтальной плоскости по точке, указанной световым лучом на угловой шкале.

Угловая шкала, проградуированная по приведенной формуле, позволяет перевести соответствующие углам наклона штанги к плоскости забоя линейные величины в угловые отметки на шкале.

Диапазон градации угловой шкалы составляет от 60 до 90° в соответствии с принимаемыми на практике углами наклона врубовых шпуров и оконтуривающих шпуров (Справочник по горнорудному делу. - М.: Недра, 1983, с. 290-291). Это ограничивает размер пластины, что также упрощает конструктивные размеры тренажера.

Снижение трудоемкости работы при обучении навыкам глазомерного определения направления бурения шпуров обусловлено использованием второй пластины, устанавливаемой перпендикулярно плоскости забоя и имитирующей боковую стенку выработки. Это позволяет, не перемещая шаровые шарниры и пластину с угловой шкалой по ширине забоя, смоделировать реальное расположение буровой машины в выработке при бурении оконтуривающих шпуров.

Расстояние расположения этой пластины от шарового шарнира, закрепленного на плоскости забоя, принимается равным принятому положению оконтуривающих шпуров в соответствии с паспортом БВР.

Устройство поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - схема размещения пластины и угловой шкалы на пластине; на фиг. 3 - вид устройства сверху; на фиг. 4 и 5 – схема соединения бурового молотка, кожуха и источника света; на фиг. 6 – схема размещения угломерной шкалы в виде полукруга на кожухе; на фиг. 7 - расчетная схема работы устройства.

Устройство содержит кожух 1, на котором размещен источник света 2. На кожухе 1 расположена угломерная шкала 3 в виде полукруга с отвесом 4 для определения углов в вертикальной плоскости. Кожух 1 размещен на верхней площадке бурового молотка 5, соединенного с буровой штангой 6, выполненной телескопической, на конце которой размещен шаровой шарнир 7. При этом расположены в одной вертикальной плоскости оси источника света 2, бурового молотка 5 и буровой штанги 6. К нижней плоскости бурового молотка 5 с помощью шарнира 8 присоединена телескопическая опора 9, которая жестко под прямым углом соединена с основанием 10. В комплект тренажера также входит пластина 11, на которой размещена угловая шкала 12 для определения углов заложения шпуров в горизонтальной плоскости. Кроме того, тренажер укомплектован второй пластиной 13, имитирующей боковую стенку выработки.

Элементы устройства закрепляются, например, с помощью: кожух на буровой машине фиксатором 14, шток телескопической штанги стопором 15 штанги, шток телескопической опоры зажимом 16.

В качестве источника света можно использовать, например, лазерную световую указку.

Работа тренажера осуществляется следующим образом.

На плоскости забоя 17 в соответствии с паспортным расположением шпуров, например врубового шпура, закрепляется шаровой шарнир 7. В забое устанавливается имитатор буровой машины, например переносного перфоратора, состоящего из бурового молотка 5, телескопической буровой штанги 6, телескопической опоры 9, соединенной посредством шарнира 8 с основанием 10. Выдвижной шток буровой штанги 6 соединяется с шаровой пятой шарового шарнира 7, закрепленного на плоскости забоя 17. Выдвижением штока буровой штанги 6 устанавливается проектная длина штанги и фиксируется стопором 15 штанги, а выдвижением штока опоры 9 буровая машина устанавливается в горизонтальном положении и фиксируется зажимом 16 опоры.

Затем на верхнюю плоскость имитатора бурового молотка 5 устанавливается кожух 1, который закрепляется фиксатором 14. К кожуху 1 присоединяется источник света 2. При этом совмещены в одной вертикальной плоскости оси источника света 2, бурового молотка 5 и буровой штанги 6. На кожухе 1 размещают угломерную шкалу 3 в виде полукруга с отвесом 4.

Далее параллельно плоскости забоя на расстоянии L устанавливают пластину 11. На это значение L рассчитана угловая шкала 12, размещенная на пластине 11. При этом совмещаются в одной вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости забоя, отметка 90° на угловой шкале и ось шарового шарнира.

Тренажер подготовлен к работе.

Далее бурильщик перемещает буровую машину относительно плоскости забоя, пока луч света 18 не укажет на угловой шкале 12 искомое значение угла заложения шпура в горизонтальной плоскости. Бурильщик глазомерно фиксирует положение буровой машины в горизонтальной плоскости относительно забоя при данном угле наклона.

Для определения угла наклона шпура в вертикальной плоскости ослабляется зажим 16 телескопической опоры 9, буровая машина опускается вниз или поднимается вверх до положения проектного угла наклона шпура в вертикальной плоскости, устанавливаемого по отвесу 4 угломерной шкалы 3. При этом шток телескопической опоры или вдвигается, или выдвигается из цилиндра опоры. Соединение опоры 9 с буровым молотком 5 посредством шарнира 8 обеспечивает вертикальность опоры при изменении ее длины. Конечное положение опоры фиксируется зажимом 16.

Бурильщик глазомерно фиксирует положение буровой машины в вертикальной плоскости относительно забоя при данном угле наклона.

Затем все действия повторяются для других углов наклона буровой машины.

Контроль навыков глазомерного пространственного ориентирования бурильщиком буровой машины может быть осуществлен следующим образом.

Бурильщик при отключенном источнике света 2 глазомерно ориентирует буровую машину по значениям заданных углов заложения шпура в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно плоскости забоя, выполняя действия, перечисленные выше. После этого включают источник света 2 и по световому лучу 18 на угловой шкале 12 устанавливают фактическое значение угла наклона буровой штанги в горизонтальной плоскости, а по отвесу 4 по угломерной шкале 3 - фактическое значение угла наклона буровой штанги 6 в вертикальной плоскости.

Для обеспечения большей точности при глазомерном ориентировании буровой машины при бурении оконтуривающих шпуров используют вторую пластину, имитирующую боковую стенку выработки. Пластину располагают перпендикулярно плоскости забоя на некотором расстоянии от закрепленных на плоскости забоя шаровых шарниров, определяемого по параметрам паспорта БВР.

Последовательность действий аналогична последовательности при глазомерной ориентации буровой машины при бурении врубовых шпуров.

Конструктивные размеры тренажера и продолжительность работы с ним определяются экспериментально.

Использование предлагаемого устройства позволяет осуществить обучение бурильщиков глазомерному ориентированию буровой машины относительно плоскости забоя по заданным углам наклона шпуров в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Упрощение конструкции устройства связано с применением в устройстве пластины плоской формы с размещенной на ней угловой шкалой, а снижение трудоемкости работы при обучении навыкам глазомерного определения направления бурения шпуров - с использованием второй плоской пластины, имитирующей боковую стенку выработки.